为什么半固态电池、固态电池、钠离子电池被业内认为是新一代动力电池？有何优势？
首先，我不认为半固态电池是新一代动力电池。
事实上半固态电池由于其能量密度没有本质性的提升，依然没有摆脱锂离子电池固有特性，其存在仅仅是因为全固态的技术并不成熟而出现的中间技术。所以我认为半固态电池充其量只是改良。
钠离子电池是锂离子电池的一种补充。它的首要优点是安全性。
钠离子由于构成电池的钠化合物本征稳定性更好，在热失控过程中很容易发生钝化失活的现象，因此很难引发严重的热失控事件。此外，钠离子电池可以耐受很大的过冲和过放的特性，这些特性同样来自于钠离子电池化学体系的稳定性。这就对钠离子电池的控制安全敏感性带来非常大的便利。钠离子电池在商业上在过去几年最大的优点是钠元素在地球的储量，是锂元素的350-430倍，而且分布更加合理。所以钠元素的价格更加稳定。在2021年后碳酸锂价格快速上涨，并在2022年达到40万以上之后，钠离子电池的研究重要程度就引起了大家非常大的关注。
钠离子电池的主要缺点是能量密度不足。这一点我们从钠元素和锂元素的原子量就可以看得出来。一直到最近，我们才能比较稳定的商业化批量制造出能量密度在160wh/kg附近的电芯，目前正在面向200wh/kg前进。
由于化学体系和制造工艺的研究还不是非常成熟，所以目前钠离子电池的循环寿命还有一些小问题，但是总体来说已经满足商业化运行的基本要求。
2023年已经有首发车型搭载了钠离子的配置，但是实际市场上能上市多少其实谁也不知道。
但是目前，钠离子在车载方面的热度已经降下来了，因为碳酸锂的价格在2023年快速跳水，重新回归到了8-10万元级别。由于钠离子的能量密度低，所以折合的度电成本对比锂离子电池，可以认为钠离子在碳酸锂18万/吨的时候具备开线条件，大规模量产可以达到与14万/吨碳酸锂价格对应打平的程度。所以，目前的碳酸锂价格并不支持钠离子电池的成本优势。而所谓的安全优势，锂离子电池注定是不能单纯依靠本征安全来实现的，所以系统安全以及云健康算法之下，车载的安全性已经有符合市场运行的安全策略了。所以成本才是主要的主导因素。
因此，钠离子电池在可见的未来，主要的方向还是在储能领域。
真正被认为是颠覆性的是全固态锂电，这一点在这次的电动汽车百人会上被万钢部长多次强调，我在参加现场也发了知乎想法来总结。
全固态电池的原理其实大家都可以搜索到，我就不赘述了。全固态电池的颠覆性在于基于目前的化学体系模型以及部分非常前期的试验性产品，其预计的各项性能对目前的锂离子电池都是碾压性的存在。我在2023年日本车展期间收邀到日产总部，参观日产下一代固态锂电的时候，负责前瞻研究的日本工程师口头给我分享了如下这些数据：
- 软包方案，体积能量密度1000wh/L，重量能量密度目标是500wh/kg
- 快充是日产汽车固态锂电（ASSB）方案的特点，目标实现12~16C的充电速度（这就意味着可以在4分钟内把电池充满，充电甚至比换电还要快）
- 日产汽车和丰田的固态锂电的基本方案类似，区别主要在正极材料和结构方面，日产工程人员认为这是日产方案稳定实现高能量密度和超快充的核心。
- 在成本方面，日产汽车的工程专家认为，在大规模成熟生产的情况下，固态锂电可以实现比现有锂离子电池20%-30%左右的降本，主要原因是高能量密度带来的成本稀释。
我觉得上面这些数据已经完全足够说明问题了。只要固态锂电能够量产，在电池这个方向上，传统锂离子电池根本无法抗衡，甚至直接砸了“换电”这条路线的所有可能性。目前批量可制造性和成本是制约固态锂电发展的重要阻碍。丰田固态锂电方案此前我也了解到制造过程中存在的高危害性废弃物也成为了丰田固态锂电量产的一个很大阻碍。
目前最新的消息是固态锂电开始批量的最早时间点还是2030左右，除了上面说到的日产计划2028示范车型量产，丰田可能会先在HEV车型上以小电池的形式替换固态锂电。这个我觉得也是比较符合固态锂电早期批量上车的合理性，因为大倍率放点的HEV电芯的成本本来就比较高，提出用固态锂电来做第一波量产化应用，说明丰田已经在认真考虑应用场景了。
本次电动汽车百人会，也有多家企业介绍了国内目前研究的情况，但是可以看到，目前依然处在基础研究和前期研究阶段，进入试装阶段的固态电池的相关参数还不是太好。应该承认，目前全固态电池方面日韩的研究进展比中国要快一些。
生产线兼容性也是目前一个比较大的问题。因为中国已经投入了巨大的资源投资全球最大规模的锂离子电池生产线。而全固态电池的生产线与锂离子电池的生产线很大程度上是不能做到兼容的。这就为其他国家利用固态锂电优势实现换道超车提供了可能性。
这也是目前很多中国企业在做半固态的原因之一，因为除了技术和工艺的门槛，半固态的生产线兼容性会好很多。此前，我在日本走访的结果，一般认为全固态锂电的生产线几乎完全不同。但是现在国内的企业也有这样的观点，称可以将兼容性提升到70%，但是我没有看到这个级别的兼容性的具体方案以及有多少性能方面的妥协。
最后，总结一下：
半固态电池是锂离子电池结合固态电池体系做的改良，实现了部分提升，可以大幅度兼容现有锂离子电池生产线，但是由于改善程度有限，并不能算是颠覆性的产品。
钠离子电池是锂离子电池在安全性和元素保障可靠性方面的有益补充，储能领域应该是钠离子电池未来重点推广的领域，然后随着能量密度向200wh/kg及更高指标迈进后，其在动力电池上使用的前景主要根据碳酸锂的价格决定。
全固态电池是目前最具有颠覆性的电池技术，而且一旦实现量产技术和工艺突破，很可能会改变现有的电池格局。电动汽车动力电池是全固态电池最佳的使用场景。
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：JackyQ
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